JPS62224785A - 電磁膨脹弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は車両用おるいは屋内用の冷房装置に使用される
電磁膨脹弁に関するものでおる。

（従来の技術） 従来、車両用途′房装置の蒸発器に対し、高温・高圧の
冷媒ガスを絞り作用によって低温・低圧の状態に断熱膨
張させて供給する膨脹弁として、第９図に示すように、
パルスモータを利用した電子式膨脹弁がめった。

すなわち、高圧管路５１Ａと低圧管路５１Ｂとの間に弁
座５２を設け、該弁座５２の上方にパルスモータ５３を
配設し、該パルスモータ５３に接続した棒状の弁体５４
の下端を弁座５２に近接させてなるものである。この電
子式膨脹弁は、パルスモータ５３にパルスを与えること
によって弁座５２に対する弁体５４の位置制御を行い、
もって高圧管路５１Ａから流入した冷媒を流量制御して
低圧管路５１Ｂに流出させるようになっており、正確で
細かい流量制御が可能でおるという優れた芸能を備えて
いる。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、この電子式膨脹弁は高価なパルスモータ５３
を使用しており、ざらにこれを駆動するためのパルス発
生器をも必要とするため、椙造が複雑になり、全体とし
て非常に高価なものになるという問題があった。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） そこで、前記問題点を解決するため、本第１発明は、冷
房装置の受液器から蒸発器に至る冷媒管路に介在され、
絞り通路を備えた弁座に弁体を接近及び離間させて前記
絞り通路の流路断面積を変化させる膨脹弁において、前
記弁体には電磁石と永久磁石とそれらの間に介在された
弾性体とよりなるアクチュエータを設けるという技術的
手段を採った。

また、本第２発明は同様の膨脹弁において、前記弁体に
電磁石と永久磁石とそれらの間に介在された弾性体とよ
りなるアクチュエータを設けるとともに、該アクチュエ
ータには前記電磁石に流れる電流の強弱を変化させる可
変機構を接続するという技術的手段を採った。

（作用） 本第１発明においては、アクチュエータの電磁石に対し
て電流を流したり切ったり、電流の流れの向きを変えた
りすれば、電磁石と永久磁石との間に吸引力、反発力等
の電磁作用が生じたり消えたりする。この電磁作用によ
って、電磁石と永久磁石とは相対的に離隔したり接近し
たりするから、該アクチュエータの設けられた弁体も同
時に変位することになる。

いま、弁体が弁座に対して接近すれば、絞り通路の絞り
量が大きくなるから流路断面積は減少し、逆に離間すれ
ば、絞り通路の絞り量が小ざくなるから流路断面積は増
加する。

また、本第２発明においては、第１発明の作用に加え、
可変機構により電磁石に流れる電流の強弱を連続的又は
段階的に変化させれば、電磁石と永久磁石との間に生ず
る吸引力、反発力等の強さも同様に変化することになる
から、弁体の変位呈も同様に変化するという特有の作用
がある。

従って、絞り流路の流路断面積を連続的又は段階的に可
変調節することができる。

（第一実施例） 以下、本発明を車両用冷房装置の電磁膨脹弁に具体化し
た第一実施例を第１図及び第２図に従って説明する。

第２図により車両用冷房装置の概要を説明すると、圧縮
機１には凝縮器２が接続され、該凝縮器２には受液器３
が接続され、該受液器３には本発明に係る電磁膨脹弁４
を介して蒸発器５が接続され、該蒸発器５は前記圧縮機
１に接続されている。

また、電磁膨脹弁４には冷房能力の変動に応じて電磁膨
脹弁４の開閉サイクル、つまり絞り量を制御するための
絞り量制御装置６が接続されている。

次に、本発明の要部である電磁膨脹弁４について説明す
ると、前記受液器３と蒸発器５とを連通する冷媒管路７
の途中には弁本体８が配設され、該弁本体８の内部には
弁１ａが形成されている。

この弁ｕ８ａの下方には冷媒管路７を受液器３側の高圧
管路７Ａと蒸発器５側の低圧管路７Ｂとに区画する弁座
９が配置され、該弁座９の中央部には絞り通路９ａが・
形成されている。

また、弁本体８上部のうち弁室８ａを隔てて絞り通路９
ａに対向する位置にはガイド孔１０が透設され、該ガイ
ド孔１０には絞り通路９ａを開閉するための棒状の弁体
１１が上下に摺動可能に挿入されている。また、弁体１
１の上部にざらに拡径して設けられた頭部１１ａと弁本
体８の上面との間には弁体スプリング１２が介装され、
常には弁体１１を弁座９から離間する方向へ付勢してい
る。

ざらに、弁本体８の上面には前記弁座９に対する弁体１
１の位置制御を行うためのアクチュエータ１３が装着さ
れており、該アクチュエータ１３は次のように構成され
ている。

すなわち、弁本体８の上面にはステンレス鋼、アルミニ
ウム、合成樹脂等の非磁性体材料で形成されたケース１
４が形成され、該ケース１４内の上部にはコ字形状に折
曲されて左端部１５ａ及び右端部１５ｂが下方に向けら
れた鉄芯１５と、その中央部外周に巻回された電磁コイ
ル１６とからなる電１ａ５１７が装着されている。

また、この電磁石１７の下方には左右に延びる板状の永
久磁５１８がその中央部においてピン１つによりケース
１４に傾動可能に軸着されており、該永久１ａ石１８は
その上面側全体がＮ極に、下面側全体がＳ極に着磁され
ている。ざらに、永久磁石１８上面の左端と電磁５１７
の左端部１５ａとの間に第１スプリング２１が介装され
る一方、永久磁石１８上面の右端と電磁石１７の右端部
１５ｂとの間には第２スプリング２２が介装されており
、永久磁石１８下面の右端部には前記弁体１１の頭部１
１ａが当接している。

そして、電磁石１８に電流が流れないときには、Ｍｌ及
び第２スプリング２１．’２２が各々永久磁石１８の両
端を下方へ押圧する力と、前記弁体スプリング１２が弁
体１１及び永久磁石１８を上方へ押圧する力との釣合い
によって、該永久Ｆｔｉ′Ｅ１１８はほぼ水平に保持さ
れるようになっている。以上がアクチュエータ１３の構
成である。

続いて、この電磁膨脹弁４の絞り量制御装置６は、冷房
能力の変動に応じて変化する前記蒸発器５の出口温度及
び出口圧力を測定する検出手段２３と、その測定温度及
び測定圧力と予め記憶された設定値とを比較演算して、
前記アクチュエータ１３の電磁石１７に対して電流を流
したり切ったり、電流の方向を変えたりして電磁膨脹弁
４の絞り量を制御する制御手段２４とから構成されてい
る。

以上のように構成された冷房装置の電磁膨脹弁について
、次にその作用効果を説明する。

さて、冷房装置の運転中は、圧縮機１で圧縮された冷媒
ガスが凝縮器２及び受液器３を経て電磁膨脹弁４に至り
、ここで断熱膨張されて蒸発器５に送られる。そして、
冷房負荷の変動に応じて、絞り量制御装置６が次のよう
にアクチュエータ１３を作動させるため、電磁膨脹弁４
の絞り量は三段階に調整することができる。

■　いま、絞り量制御装置６によつＴアクチュエータ１
３の電磁石１７に電流を流し、その鉄芯１５の左端部１
５ａをＳ極に、右端部１５ｂをＮ極に各々帯磁させる。

すると、この電磁石１７と永久磁石１８（上面がＮ極〉
との開には左側で吸引力、また右側で反発力の電磁作用
が生じ、各々互いに接近又は離隔しようとするため、第
１図に一点鎖線で示すように、永久磁石１８は第１スプ
リング２１及び弁体スプリング１２の弾性力に抗して右
回りに傾動する。すると、永久磁石１８の右端部は弁体
１１を押し下げるため、弁体１１は弁座９に近接し、絞
り通路の絞り量が最大になって流路断面積は大きく減少
する。（第一段階）。

■　次に、絞り量制御装置６によって電磁石１７に対す
る電流を切り、該電磁石１７の電磁作用を止めると、第
１図に実線で示すように、永久磁石１８は水平に保持さ
れる。従って、弁体１１は弁体スプリング１２によって
押し上げられるから、弁体１１は弁座９から離間して、
前記絞り量は小さくなる（第二段階）。

■　ざらに、絞り量制御装置６により電磁石１７に流れ
る電流の向き変えて、鉄芯１５の左端部１５ａをＮ極に
、右端部１５ｂ’２Ｓ極に各々帯磁させると、この電磁
石１７と永久磁石１８との間には左側で反発力、右側で
吸引力が作用するため、第１図に二点鎖線で示すように
、永久磁石１８は前記第２スプリング２２の弾性力に抗
して左回りに傾動する。すると、弁体１１は弁体スプリ
ング１２によってざらに押し上げられ、弁座９からは離
間するから、絞り通路９ａの絞り量が小さくなって流路
断面積は増加する（第三段階〉。

以上の通りの第一実施例によれば、アクチュエータ１３
の構造が簡単であるため、信頼性が高く、製造が容易で
、しかも安価な電磁膨脹弁４を提供することができる。

そればかりでなく、電磁石１７への電流を０Ｎ−ＯＦＦ
したり、同電流の向きを切換えたりするだけで、電磁膨
脹弁４の絞り員を三段階に変えることができるので、従
来のパルスモータ利用の電子膨脹弁には不可欠であった
パルス発生装置は不要であり、絞り量制御装置６を単純
化することもできるという効果を奏する。

次に、本第２発明の要部に係る電流の可変機構について
説明する。

前記絞り邑制御装買６の制御手段２４等に、冷房負荷の
変動に応じて電磁石１７に流れる電流の強弱を連続的又
は段階的に変化させる可変機構（図示略）を設け、該可
変機構を前記電磁石１７に接続することかできる。この
可変機構によれば、電磁石１７と永久磁石１８との間に
生ずる吸引力、反発力等の強さも同様に変化するから、
弁体の変位量も同様に変化する。

従って、前記第１実施例の効果に加えて、絞り流路９ａ
の流路断面積を連続的又は段階的に可変調節することが
でき、より細く精密な制御も可能になるという顕著な効
果を奏する。

なあ、前記永久磁石１８はその全体が磁石体であったが
、電磁石１７の左端部１５ａ及び右端部１５ｂと対向す
る部分にだけ永久磁石を埋め込むような態様のものであ
ってもよい。

（第二実施例） 第二実施例は、第３図に示すように、前記Ｎ磁石１７と
永久磁石１８との位置関係を逆にし、ケース１４に対し
て電磁石１７を傾動可能に軸着する一方、永久磁石１８
を固定してなるアクチュエータ３１を使用した点におい
てのみ、第一実施例と相違するものである。

従って、本実施例はＮ磁石１７の下面右端部が弁体１１
を押圧することになるから、結局、前記第一実施例と同
様の効果を奏する。

（第三実施例） 第三実施例も、第４図に示すように、アクチュエータ３
２の構成においてのみ第一実施例と相違するものである
。

本実施例のアクチュエータ３２は永久磁石を傾動させる
のではなく、上下に平行移動させる方式のものであり、
次のように構成されている。すなわち、弁体１１の上端
には円板状の永久磁石３３が取着され、該永久磁石３３
はその上面側全体がＮ極に、下面側全体がＳ極となるよ
うに着磁されている。この永久磁石３３の下面と弁本体
８の上面との間には下部スプリング３４が圧縮状態で介
装されている。また、ケース１４内の天面にはドラム状
の鉄芯３５と電磁コイル３６とからなる電磁石３７が固
定され、該電磁石３７の下面と永久磁石３３の上面との
間には上部スプリング３８が圧縮状態で介装されている
。

本実施例の電磁膨脹弁４も、次のような作用で絞り量を
三段階に調整しうる。

■　電磁石３７に電流を流して該電磁′ＥＪ３７の下面
側をＮ極に帯磁させれば、永久磁石３３との間で反発力
か作用するため、該永久磁石３３及び弁体１１か下方へ
押圧されて、絞り量は最大となる。

■　前記電流を切れば、永久磁石３３及び弁体１１は下
部スプリング３４によって上方に押し上げられるため、
絞り量は中間値となる。　　■　前記電流の向きを切換
えて電磁石３７の下面側をＳ極に帯磁させれば、永久磁
石３３との間で吸引力が作用するため、該永久磁石３３
及び弁体１１はさらに上方へ引き上げられて、絞り量は
最小となる。

従って、本実施例も第一実施例と同様の効果を奏する。

（第四実施例） 第四実施例も、第５図に示すように、アクチュエータ３
９の構成においてのみ第一実施例と相違するものである
。

本実施例のアクチュエータ３９は、前記第三実施例と同
じ構成の電磁石４０を弁本体８の上面に固定し、該電磁
石４０の上面と永久磁石３３の下面とて吸引力又は反発
力を作用させるようにしたものであり、電磁石４０の中
心部には弁体１１の遊貫する貫通孔４１が形成されてい
る。

従って、本実施例もその作用は第三実施例と実質的に同
様であるから、第三実施例と同様の効果を奏する。

（第五実施例） 第五実施例は、第６図に示すように、第三実施例の電磁
石３７と第四実施例の電磁石４０とを組合わせて併用す
るアクチュエータ４２を使用した点においてのみ、前記
各実施例と相違する。

本実施例の電磁膨脹弁４は、二つの電磁石３７゜４０に
よる電磁力を組合せることにより、絞り量を次のように
五段階に調整しうる。

■　電磁石３７．４０に電流を流して、上方の電磁石３
７の下面側と下方の電磁石４０の上面側とを共にＮ極に
帯磁させれば、これらと永久磁石３３との間で各々反発
力及び吸引力が作用するため、該永久１ａ５３３及び弁
体１１が下方へ強く押圧されて、絞り量は最大となる。

■　前記■の状態でいずれかの電ｒｒｎ石３７，４０の
電流を切れば、永久磁石３３及び弁体１１は下部スプリ
ング３４によって上方へヤヤ戻るため、絞り量は減少す
る。

■　さらに、両電磁石−３７，４０の電流を切れば、永
久磁石３３及び弁体１１は下部スプリング３４によって
さらに押し上げられ、絞り墨は中間値となる。

■　また、いずれか一方の電磁石３７．４０に逆向きの
電流を流して、上方の電磁石３７の下面側又は下方の電
磁石４０の上面側をＳ極に帯磁させれば、永久磁石３３
及び弁体１１はさらに押し上げられ、絞り量はより減少
する。

■　さらに、両電磁石３７．４０に逆向きの電流を流し
て、上方の電ｌａ石３７の下面側と下方の電磁石４０の
上面側とを共にＳ極に帯磁させれば、該永久磁石３３及
び弁体１１は下方へ強く押圧されて、絞り量は最小とな
る。

このように、本実施例は前記各実施例と同様の効果を奏
する他、絞り量をさらに細かく、あるいは広範囲に変え
ることができるという効果を奏する。

（第六実施例） 第六実施例は、第７図に示すように、第三実施例におけ
る永久磁石３３と上部スプリング３８との間に、ざらに
中間スプリング４４を介して第２電磁石４５を介装して
なるアクチュエータ４３を使用した点においてのみ、第
三実施例と相違する。

本実施例の電磁膨脹弁４は、二つの電磁石３７゜４５に
よる電磁力を組合せることにより、絞り檄を次のように
七段階に調整しうる。ここで、永久磁石３３と第２電磁
石４５が互いに引き合ったときの中間スプリング４４の
縮み量を−ＡＳ、同じく反発し合ったときの伸び量を八
〇とし、一方、電磁石３７と第２電磁石４５とが互いに
引き合ったときの上部スプリング３８の縮み量を−ＢＳ
、同じく反発し合ったときの伸び量をＢｅとする。

■　電磁石３７の下面側をＳ極、第２電磁石の下面側を
Ｎ極に帯磁すれば、弁体１１の下方への変位（両電磁石
３７．４５への電流が切れているときの弁体１１の位置
を基準とする。以下同じ。）はＡｅ　＋［３ｅとなり、
絞り量は最大となる。

■　電磁石３７の電流を切り、第２電磁石の下面側のみ
をＮ極に帯磁すれば、弁体１１の下方への変位はＡｅと
なり、絞り量はやや減少する。

■　電磁５３７の下面側をＮ極、第２電磁石の下面側も
Ｎ極に帯磁すれば、弁体１１の下方への変位はＡｅ−１
，ｓとなり、絞り量はさらに減少する。

ここで、Ａｅ＞ｂＳとする。

■　両電磁石３７．４５の電流を切れば、弁体１１の変
位はＯとなる。

■　電磁石３７の下面側をＮ極、第２Ｎ磁石の下面側を
５ｔ１１！に帯磁すれば、弁体１１の下方への変位は−
Ａｓ　＋Ｂｅとなり、絞りｉはさらに減少する。

■　電磁石３７の電流を切り、第２電磁石の下面側のみ
をＳ極に帯磁すれば、弁体１１の下方への変位は−ＡＳ
となり、絞り量はさらに減少する。

■　電磁石３７の下面側をＳ極、第２電磁石の下面側も
Ｓ極に帯磁すれば、弁体１１の下方への変位は−Ａｓ−
ＢＳとなり、絞り量は最小となる。

このように、本実施例は前記各実施例と同様の効果を奏
する他、絞り姓をざらに細かく、あるいは広範囲に変え
ることかできるという効果を秦する。

（第七実施例） 第七実施例は、第８図に示すように、第六実施例におけ
る第２電磁石４５と永久磁石３３との位置関係を逆にし
てなるアクチュエータ４６を使用した点においてのみ、
第六実施例と相違するものである。

従って、本実施例もその作用は第六実施例と実質的に同
様であるから、第六実施例と同様の効果を奏する。

なお、本発明は前記実施例の構成に限定されるものでは
なく、例えば以下のように発明の趣旨から逸脱しない範
囲で変更して具体化することもできる。

（１）電磁石や永久磁石の寸法形状は任意に変更するこ
とができる。

（２）電磁石と永久磁石との間に介装する弾性体として
は、前記のような常に圧縮されているスプリング以外に
、引張スプリング、板バネ等を使用することもできる。

（３）車両用冷房装置の電磁膨脹弁以外にも、例えば屋
内用冷房装置の電磁膨脹弁等、種々の用途のものに具体
化することができる。

発明の効果 以上詳述した通り、本第１発明によれば、構造が簡単で
信頼性に浸れ、製造が容易な電磁膨脹弁を安価に提供す
ることができるばかりでなく、絞り量制御装置を単純化
することもできるという効果を奏する。

また本第２発明によれば、前記第１発明の効果に加えて
、絞り流路の流路断面積を連続的又は段階的に可変調節
することができ、より細く精密な制御を可能にするとい
う顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を車両用冷房装置の電磁膨脹弁に具体化
した第一実施例の中央部縦断面図、第２図は同車両用冷
房装置全体を示す路体回路図、第３図は第二実施例の中
央部縦断面図、第４図は第三実施例の中央部縦断面図、
第５図は第四実施例の中央部縦断面図、第６図は第五実
施例の中央部縦断面図、第７図は第六実施例の中央部縦
断面図、第８図は第七実施例の中央部縦断面図、第９図
は従来例の中央部縦断面図である。 ３・・・受液器、４・・・電磁膨脹弁、７・・・冷媒管
路、９・・・弁座、９ａ・・・絞り通路、１１・・・弁
体、１３゜３１．３２，３９．４２，４３．４６・・・
アクチユエータ、１７．３７，４０．４５・・・電磁石
、１８゜３３・・・永久磁石、２１，２２，３４．３８
．４４・・・スプリング。 特許出願人　　　株式会社豊田自動織機製作所代　理　
人　　　弁理士　　恩１）博宣第２１！ｉ 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．冷房装置の受液器から蒸発器に至る冷媒管路に介在
   され、絞り通路を備えた弁座に弁体を接近及び離間させ
   て前記絞り通路の流路断面積を変化させる膨脹弁におい
   て、前記弁体には電磁石と永久磁石とそれらの間に介在
   された弾性体とよりなるアクチュエータを設けた電磁膨
   脹弁。
2. ２．冷房装置の受液器から蒸発器に至る冷媒管路に介在
   され、絞り通路を備えた弁座に弁体を接触及び離間させ
   て前記絞り通路の流路断面積を変化させる膨脹弁におい
   て、前記弁体には電磁石と永久磁石とそれらの間に介在
   された弾性体とよりなるアクチユエータを設け、該アク
   チュエータには前記電磁石に流れる電流の強弱を変化さ
   せる可変機構を接続した電磁膨脹弁。